การทำงานของโมเด็ม แรกเริ่มเดิมทีเดียวการแปลงสัญญาณลอจิก ให้เหมาะสมกับการส่งผ่านไปในสายโทรศัพท์ใช้วิธีการที่เรียกว่า Frequency Shift Keying คือใช้ความถี่ของเสียงสองความถี่สำหรับแทนสัญญาณลอจิก " 0 " และ " 1 " ฝ่ายรับก็พยายามจับเอาสองความถี่ที่ว่านี้มาแปลงเป็นสัญญาณลอจิกกลับคืน ความถี่ของเสียงทั้งสองเสียงต้องห่างกันพอที่จะแยกออกจากกันได้โดยวงจรอิเล็กทรอนิกส์ และก็จะต้องไม่ห่างเกินจนตกขอบของความสามารถของสายโทรศัทพ์จะนำพาไปได้
เนื่องจากแถบความถี่คลื่นที่สายโทรศัพท์ยอมให้ผ่านไปได้อยู่ในช่วง 300 Hz ถึง 3000 Hz เราสามารถแบ่งความถึ่ในย่านนั้นออกเป็น 4 คลื่นเสียงที่สำคัญสำหรับสถานีส่งสองเสียงและสถานีรับสองเสียง เนื่องจากเราต้องการให้การติดต่อเป็นฟูลดูเพล็กซ์ คือทั้งรับและส่งได้ในเวลาเดียวกัน จำเป็นจะต้องแยกสถานีออกเป็นสองฝ่าย ฝ่ายหนึ่งเรียกว่า originate หรือฝ่ายเริ่มการติดต่อ และอีกฝ่ายเรียกว่า answer ฝ่าย originate จะใช้ความถี่สำหรับส่งสองความถี่ สำหรับสัญญาณลอจิก " 0 " และ " 1 " ฝ่าย answer จะต้องใช้ความถี่อีกสองความถี่ที่แตกต่างไปจากฝ่ายส่ง ( เพื่อป้องกันการรบกวนกันเอง ) สำหรับแทนสัญญาณลอจิก " 0 " และ " 1 " จะได้รับและส่งในเวลาเดียวกัน เป็นฟูลดูเพล็กซ์ได้ คราวนี้ก็มาถึงปัญหาว่าความถี่ไหนล่ะที่ใช้กันอยู่ ก็มีมาตรฐานอยู่สองแห่งเช่นเดิมคือ ของระบบ CCITT และของบริษัทเบลเทลีโฟน สำหรับโมเด็มที่มีความเร็วไม่เกิน 300 บอด ห้องปฏิบัติการวิจัยเบลใช้มาตรฐาน 103 ส่วน CCITT ใช้มาตรฐานที่ชื่อว่า V.21
จากรูปจะพบว่าสถานีรับและสถานีส่งใช้ความถี่ต่าง ๆ กันในการมอดูเลต สัญญาณลอจิก " 0 " และ " 1 " การดีมอดูเลตก็จะต้องให้ตรงกับความถี่ของฝ่ายตรงกันข้ามส่งมา ยกตัวอย่างเช่น โมเด็มชนิด 103 ถ้าหากใช้เป็นผู้ริเริ่มการติดต่อ ( ซึ่งโดยมากผู้ใช้ไมโครคอมพิวเตอร์เวลาติดต่อกับฝ่ายคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ จะเป็นฝ่ายที่เรียกว่า originate ) จะส่งสัญญาณลอจิก " 1 " ด้วยความถี่ 1270 Hz ลอจิก " 0 " ด้วยความถี่ 1070 Hz ขณะเดียวกันจะต้องรับด้วยความถี่ 2025 และ 2225 ทั้งรับและส่งของโมเด็มก็จำเป็นต้องมีวงจรกรองความถี่ เพื่อป้องกันความถี่อื่นหลงเข้ามารบกวนเครื่องรับ วงจรกรองความถี่ที่ว่าจะต้องแยกแถบความถี่ของฝ่ายรับและส่งออกจากกัน วงจรกรองความถี่ที่ว่าจะต้องแยกแถบความถี่ของฝ่ายรับและส่งออกจากกัน
โมเด็มชนิด 103 เป็นมาตรฐานที่ใช้กันอยู่ในอเมริกา ส่วน CCITT ใช้กันเกือบทั่วโลก รวมทั้งเมืองไทยด้วย
เนื่องจากความถี่ของเสียงที่ใช้มีความถี่ต่ำการมอดูเลตแบบ FSK ย่อมทำให้การถ่ายโอนข้อมูลเร็วกว่าความถี่นั้นไม่ได้แน่นอน เนื่องจากวงจรรับจะต้องดีเทกให้ได้ว่ามีความถี่เปลี่ยนแปลงเกิดขึ้น อย่างน้อยความถี่จะต้องปรากฎให้เห็น 2 ถึง 3 ไซเกิลเป็นอย่างน้อย ลองคำนวณดูง่าย ๆ ความถี่ต่ำสุดที่ใช้ในโมเด็มชนิด 103 คือ 1070 Hz ต้องใช้อย่างน้อย 2 ไซเกิล ต่อการมอดูเลต 1 บิต จะเห็นว่าการถ่ายโอนข้อมูลจะไปกว่า 600 บิตต่อวินาทีได้ยาก
ถ้าเราใช้เทคนิค FSK เหมือนเดิมแต่แยกความถี่ของสองเสียงที่ใช้แทน " 0 " และ " 1 " ให้ห่างกัน จำนวนไซเกิลที่ใช้มอดูเลตก็จะน้อยลง เราจะแยกความถี่ให้ห่างกันได้ก็ต้องส่งได้ที่ละข้างหรือเป็นแบบฮาล์ฟดูเพล็กซ์ โดยใช้ความถี่ 1200 แทนมาร์ค และ 2000 แทนสเปซ และเพื่อเป็นการประกันว่าฝ่ายรับกำลังรับอยู่ ฝ่ายรับจะส่งความถี่ 387 Hz ควบกลับมาให้รู้ว่า " ฉันกำลังฟังอยู่ " บางครั้งความถี่ 387 Hz นี้อาจจะใช้ในการบอกฝ่ายส่งว่า ข้อความที่ส่งมามีข้อผิดพลาดอยู่กรุณาส่งมาใหม่
สำหรับ CCITT หรือที่ใช้กันในประเทศสากล มาตรฐานจะเป็นโมเด็มแบบ
V.23 ซึ่งจำลองมาจากเบล 202 แต่จะต่างกันตรงที่มีโหมดให้เลือก 2 โหมด คือ
600 บอด และ 1200 บอด โดยทั้งสองโหมดใช้ความถี่ต่างกัน คือ
|
|
|
|
| โหมด 1 ( 600 บอด ) |
|
|
| โหมด 2 ( 1200 บอด ) |
|
|
ในการถ่ายโอนที่ต้องใช้ความเร็วสูง การมอดูเลตโดย
FSK เห็นจะไปไม่ไหว เลยเปลี่ยนมาใช้วิธีการที่เรียก PSK หรือ Phase Shift
Keying แทนที่จะใช้ความถี่ในการแทนสัญญาณลอจิก กลับใช้สัญญาณเสียงความถี่เดียว
แต่ใช้เฟสที่ต่างกันออกไปสำหรับแทนสัญญาณลอจิก
การกำเนิดของคลื่นรูปซายน์ก็เหมือนกับการหมุนของเข็มนาฬิกาไปเป็นเส้นรอบวง
ถ้าเราวัดความสูงของเข็มนาฬิกาเทียบกับแนวนอนขณะใดขณะหนึ่ง แลัวนำมาพล็อตเทียบกับแกนเวลาเราจะได้รูปร่างของคลื่นรูปซายน์
เข็มที่เราใช้หมุนเรียกว่าเวกเตอร์ มุมที่หมุนไปเรียกว่า เฟส ฉะนั้นเฟสของสัญญาณรูปคลื่นซายน์จะมีตั้งแต่
0 ถึง 360 องศา ถ้าหากเราจะเลือกใช้เฟสในการมอดูเลตสัญญาณลอจิกเราก็แบ่งเฟสที่เราจะใช้ออกเป็น
2 เฟส ในการมอดูเลตสัญญาณลอจิก 0 และ 1 คือใช้เฟส 0 แทน 0 และเฟส
180 องศาแทน 1 ลักษณะของสัญญาณจากโมเด็มก็จะเป็นดังรูป
ถ้าหากเราแบ่งสัญญาณ PSK ออกเป็น 4 เฟส คือ 0, 90, 180 และ 270 องศา โดยเราแทนเฟสทั้ง 4 เฟสด้วยเลขฐานสอง สองหลักหรือสองบิต ในกรณีเช่นนี้การเปลี่ยนเฟสครั้งหนึ่งเท่ากับว่าเราได้ข้อมูล 2 บิตเข้าไปแล้ว ในลักษณะนี้ อัตราบิตจะเป็น 2 เท่าของอัตราบอด เพราะอัตราบอดคืออัตราการเปลี่ยนแปลงสัญญาณใน 1 วินาที แต่การเปลี่ยนแปลงของสัญญาณ 1 ครั้งข้อมูลเปลี่ยนแปลง 2 บิต ความเร็วในการถ่ายโอน จึงเป็น 2 เท่าของอัตราบอด
โมเด็มชนิด 201 B ของเบล ใช้ Phase Shift Keying โดยการแบ่งเฟสเป็น 4 เฟสดังกล่าว อัตราในการส่ง 1200 บอด เท่ากับได้ความเร็วสนการถ่ายโอนข้อมูล 2400 บิตต่อวินาที
ถ้าเราแบ่งเฟสของสัญญาณออกเป็น 8 คือ 0, 45, 90,
125, 180, 225, 270, และ 315 โดยแต่ละเฟสแทนได้ด้วยข้อมูล 3 บิต จะเห็นว่าความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลจะกลายเป็น
3 เท่าของอัตราบอด ถ้าใช้อัตราบอด 1600 ก็จะได้ความเร็วของการถ่ายโอนข้อมูล
4800 บิดต่อวินาที โมเด็มชนิด 201C ของบริษัทเบลใช้เทคนิคทำการถ่ายโนข้อมูลทำได้เร็วถึง
4800 บิตต่อวินาที
คิดดูง่าย ๆ ก็จะเห็นว่าถ้าเราแบ่งเฟสของสัญญาณออกเป็น 2n เฟส เราจะได้ความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลเป็น n เท่าของอัตราบอด ความจริงไม่ง่ายอย่างนั้น เนื่อจากถ้าเฟสเข้ามาใกล้กันมาก การแยกสัญญาณออกจะทำได้ยากมาก n=3 หรือ 8 เฟส ก็นับว่าเต็มกลืน ถ้า n=4 ก็คงจะเป็น 16 เฟส โอกาสที่จะแยกสัญญาณอย่างผิดพลาดคงจะมีแน่ ๆ
วิธีการที่จะเพิ่มความเร็วในการถ่ายโอนให้สูงขึ้นก็โดยการเอาความสูงหรือแอมพลิจูดของสัญญาณเข้ามามอดูเลตด้วยเรียกว่า
Quardrature Modulation โมเด็มที่ส่งด้วยความเร็ว 9600 บิตต่อวินาที เขาแบ่งเฟสออกเป็น
12 เฟส มีอยู่ 4 เฟส ที่มีโอกาสมีแอมพลิจูดได้สองค่า รวมแล้วทั้งหมดสามารถใช้เลขฐานสอง
4 บิตแทนเฟสและแอมพลิจูดทั้ง 16 สถานภาพสัญญาณในสายใช้ความเร็ว 2400 บอด ก็จะสามารถให้ความเร็วในการถ่ายโอนได้ถึง
9600 บิตต่อวินาที
นอกจากมาตรฐานของโมเด็มดังที่กล่าวมายังมีมาตรฐานออกมาใหม่
ๆ อีกหลายอย่าง หากท่านต้องการจะซื้อโมเด็มใช้ อย่างลืมถามฝ่ายตรงข้ามที่ท่านจะติดต่อสื่อสารข้อมูลก่อนว่าเขาใช้โมเด็มชนิดใด
ท่านจะไม่สามารถติดต่อกับเขาได้อย่างแน่นอน ถ้าหากเป็นโมเด็มชนิดที่ต่างกัน
ชนิดของโมเด็มและวิธีการมอดูเลต
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| DPM = | Differential Phase Modulation |
| FSK = | Frequency Shift Keying |
| FDM = | Frequency Division Multiplex |
| DPSK = | Different Phase Shift Keying |
| QAM = | Quadrature Amplitude Modulation |
| ECT = | Echo Cancellation Technique |
